NO120217B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til bleking av mekanisk tremasse.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til bleking av mekanisk tremasse og særlig den samtidige og hurtige tørking og bleking av slike masser.

Mekanisk tremasse, særlig slik som er fremstillet ved

de såkalte treslipe-(stone groundwood) og foredlingsprosesser, fremstilles i store mengder. Tremasse er særlig ønsket på grunn av at den er økonomisk å fremstille, ikke krever kostbare kjemis-

ke kokeprosesser og fordi hovedmengdene av ikke-cellulosekomponen-

ter i treet for størstedelen holdes tilbake i massen, og ikke fjernes slik tilfelle er ved fremstilling av kjemisk masse.

Bruken av mekanisk tremasse er nylig utvidet. Mens tid-ligere hovedmengden av disse masser ble brukt på det sted hvor de var fremstillet, skipes de mekaniske masser nå hyppig over bety-delige avstander før bruk. I den hensikt å redusere skipningsom-kostninger må vannmengden i massen, som ofte er så høy som 250 % beregnet på tørr vekt av massen, reduseres, og det er blitt fore-slått metoder til hurtig tørking av til vesentlig 65 til 95 % tørrstoff. (Henvisning til tørrstoffinnhold i masse gjøres her til ovnstørket masse. Denne verdi bestemmes ved at man tørker massen til konstant vekt i en ovn med luftsirkulasjon ved 105°C). En meget effektiv metode omfatter å presse vannet mekanisk ut for å tilveiebringe et massetørrstoff på 20 til 50 %, opplokring av den mekanisk tørkede masse til en findelt eller løs tilstand, og tørking av massen i en gassoppvarmet tørker til 430 til 490°C i fra flere sekunder og opp til 5 minutter til et tørrstoffinnhold av 80 til 90 %.

Denne fremgangsmåte har en meget alvorlig ulempe. Ikke-cellulosematerialene i massen gjør at den mørkner ved de anvendte tørketemperaturer, og til slutt må den utsettes for kostbare ble-keprosesser for å gjøre den tilfredsstillende lys for mange formål.

Det skal bemerkes at det er kjent å bleke og tørre pa-pirmasse i papirmaskinens tørkeparti. Det er imidlertid ikke kjent samtidig å bleke og tørke mekanisk tremasse i tørkepartiet til en papirmaskin.

I overensstemmelse med det foran anførte går fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ut på bleking av mekanisk tremasse med hydrogenperoksyd, hvor en masse med konsistens på 20-50 vekt% behandles med en vandig alkalisk hydrogenperoksyd-oppløsning som inneholder 0,1 til 4 % hydrogenperoksyd ved forhøyet temperatur, og fremgangsmåten erkarakterisert vedat hydrogenperoksydet inn-føres i en opplokret masse hvorpå denne føres sammen med en til 260 til 540°C oppvarmet gass som er vesentlig fri for reduserende stoffer i en blekesone og holdes i kontakt med den varme gass i et tidsrom av 2 sekunder til 10 minutter hvorved massen samtidig blekes og tørres, hvorpå man fjerner den blekede og tørrede masse fra blekesonen med et tørrstoffinnhold av 65-95 vekt%.

Det er ganske overraskende at denne fremgangsmåte for-bedrer hvitheten av den mekaniske masse. Ikke-cellulosekomponen-tene i mekanisk masse er kjent for å ha en dekomponerende effekt på aktive oksygen-blekemidler, særlig ved forhøyede temperaturer. Til tross for denne kjente egenskap ved slik masse bleker denne fremgangsmåte meget effektivt mekanisk masse som inneholder lignin og andre ikkecellulosematerialer med aktive oksygenforbindelser i nærvær av en gass-strøm som kontakter massen ved en ekstremt høy temperatur i området 260 til 540°C. Enda mer overraskende er det at massen blir enda lysere etter at den er fjernet fra tørke-ren. Man har konstatert at massen blir hvitere ved lagring, eksempelvis øker hvitheten flere grader ved lagring i fra 1 til 30 dager. Når derimot en mekanisk masse blekes før tørking, f.eks. ved 12 % tørrstoffinnhold med alkalisk hydrogenperoksyd, taper den i hvithet etter tørking ved 260 til 540°C.

Massen som er behandlet ved denne fremgangsmåte, er den såkalte mekaniske tremasse. Denne masse fremstilles særlig ved treslipeprosessen, hvor trestokker slipes på en slipesten for tilveiebringelse av massen, eller ved prosessen hvor trespon rives opp til masse ved hjelp av avslipningsmøller eller skivemøller. Slik masse inneholder vanligvis 30 til 50 % lignin og andre ikke-cellulosematerialer. Kjemisk masse derimot inneholder vanligvis mindre enn 5 til 12 % av slike ikke-cellulosematerialer. Mekanisk masse fremstilles normalt fra nåle- og løvtrær, f.eks. gran, edelgran, hemlock-gran, furu, poppel, kanadisk poppel og osp, og disse forskjellige tremasser tørkes og blekes alle effektivt ved fremgangsmåten.

Mekanisk tremasse fåes ved fremstillingen i form av en oppslemming i vann. Slike oppslemminger har en tørrstoffkonsent-rasjon av 1 til 30 %. Når de skal anvendes til slike sluttproduk-ter som papir, papp og lignende, kan man fjerne vann fra dem til et tørrstoffinnhold av 6 til 30 %, og bleke dem med aktive oksygen-blekemidler, i noen tilfelle med blekemidler på basis av klor o.l. før bruk.

Når de imidlertid skal transporteres før bruk, krever en økonomisk håndtering at de tørkes til høyere konsentrasjoner, f.eks. til 65 til 95 % tørrstoff, før forsendelse. Dette utføres ved mekanisk utpressing av vann for tilveiebringelse av en masse med en tørrstoffkonsentrasjon av 20 til 50 %, med etterfølgende hurtig tørking av massen til den ønskede tørrstoffkonsentrasjon av 65 til 95 %.

Det mekaniske vannfjerningstrinn utføres raskt i hvil-ket som helst utstyr som mekanisk presser ut vann fra tremasseopp-slemmingen. Typer på slik apparatur for bruk ved vannfjerning er filtere, vakuumfordampere, tremassepresser o.l.

I den hensikt at tørkeoperasjonen kan utføres effektivt, opplokres eller oppbrytes den avvannede masse i vesentlig frie eller løst aggloraererte småbiter før kontakt med den oppvarmede gass. Opplokringsoperasjonen utføres passende i en skivemølle, hammermølle, en stangmølle e.l., hvor klumpene eller de fast agglomererte fiberbunter som dannes i det mekaniske vannfjerningstrinn, deles videre opp. Den opplokrede masse som man får ved denne operasjon , bringes i intim kontakt med tørkegassen.

Tørketrinnet utføres ved at man bringer tremassen i kontakt med en oppvarmet gass, vanligvis olje- eller gassforbrennings-produkter, eller varm luft innføres ved en temperatur av fra 260 til 540°C. Slik behandling tørker massen til 65 til 95 % tørrstoff i løpet av så kort tid som ca. 2 sekunder til 10 minutter. Det er klart at ved høyere temperaturer i dette område går tørkingen for-tere, og omvendt. Gassen og tremassen bringes i kontakt med hver-andre i en sone med passasje for gassen over og gjennom den opplokrede masse og hvor gassen og vanndampen som oppstår ved tørkingen, kan fjernes.

Det er viktig at oppvarmingsgassen er vesentlig fri for reduserende stoffer så som S02som dannes ved forbrenning av enkel-te brenselsstoffer. De høye svovelinnhold i slike oljer som Bunker C-brenselolje fra petroleum bevirker dannelsen av tilstrek-kelige mengder svoveldioksyd til å ødelegge hydrogenperoksydet som brukes ved fremgangsmåten.

Ved den foretrukne arbeidsmåte føres blekemidlet inn i den mekanisk avvannede tremasse under opplokringsoperasjonen. Al-ternativt kan det innføres før eller etter opplokringen forutsatt at det er til stede i eller på massen under oppvarmningstrinnet. Det kan innføres i flytende form eller som en tåke eller damp, i enhver ønsket konsentrasjon som gir den nødvendige mengde bleke-• middel for blekingen.

Blekemidlet er hydrogenperoksyd, som i sin blekevirk-ning assisteres av et alkali, fortrinnsvis et polyfosfat, f.eks. natrium- eller kaliumtripolyfosfat, et natrium- eller kalium-pyro-fosfat, -metafosfat e.l. Andre alkalier, f.eks. trinatrium- eller trikaliumfosfat eller annet alkaliortofosfat, natriumsilikat, natriumhydroksyd eller natriumkarbonat, eller blandinger av alkalier, kan brukes. Imidlertid anbefales ikke bruken av natriumhydroksyd eller natriumkarbonat alene, da disse sterke alkalier ved de høye temperaturer som anvendes ved fremgangsmåten er til-bøyelige til å sette flekker på massen, dvs. å bevirke lokal el-

ler flekkvis mørkfarvning av den.

Hydrogenperoksydet kan innføres som sådant, eller i form av natriumperoksyd, natriumperborat eller en annen kilde for ak-tivt oksygen som danner en vandig alkalisk hydrogenperoksydløs-ning. Det brukes i en mengde av 0,1 til 4 %, og fortrinnsvis fra 0,5 til 2 beregnet på tørr vekt av tremassen, dvs. 0,1 til 4 g, fortrinnsvis 0,5 til 2 g, pr. 100 g tørr masse, beregnet som hydrogenperoksyd. Bruk av mer er ikke skadelig, men er ikke økonomisk forsvarlig.

Alkaliet brukes i en mengde av 0,5 til 5 % beregnet på tørr massevekt. Når natriumperoksyd brukes, gir det en alkalitet som man må ta med i beregningen når man bestemmer den ønskede alkalitet i systemet. Ytterligere blekemidler kan også brukes i blekesystemet. Eksempelvis kan sekvesteringsmidler, f.eks. ety-lendiamintetraeddiksyre, dietylentriaminpentaeddiksyre eller deres

salter, og andre tilsetninger som vanligvis brukes ved bleking, anvendes.

Fremgangsmåten tilveiebringer en virkelig økning i hvitheten for mekaniske tremasser. Mens typiske mekaniske tremasser har hvithetsgrader av størrelsesorden 55 til 65 %, når de er tør-let hurtig ved kontakt med en oppvarmet gass, taper de ofte i hvithet så mye som 3 til 4 hvithetsgrader. Henvisning til hvithetsgrader betyrher prosent på den velkjente GE-hvithetskala. Fremgangsmåten gjør det mulig å unngå denne mørkfarvning og til og med å gjøre tremassene hvitere, til tross for det faktum at de bringes i kontakt med meget varme gasser.

Effektiviteten av fremgangsmåten vises ved hjelp av følgende eksempler, som her er tatt med for å illustrere oppfinnelsen. I disse eksempler er hvithetsmålinger utført med et Gardner Automatic Multipurpose Reflectometer, og omregnet til GE-hvithet i prosent som er angitt. Med prosent menes her vekt%, beregnet på tørr vekt av tremasse.

Eksempel 1

En tremasse fra tresliperi som omfatter 23 % gran, 60 % nordamerikansk gran (northern fir) og 17 % hemlockgran med en hvithet av 63,0 %, ble oppnådd som en oppslemming i vann. Denne tremasse ble avvannet og fortykket mekanisk til en tørrstoffkonsentra-sjon av 40 %, og opplokret eller spaltet i adskilte partikler som lignet fuktige brødsmuler, i en skivemølle. Under behandlingen i møllen ble en vandig løsning av 1,0 % hydrogenperoksyd og 1,0 % natriumtripolyfosfat innført i massen i en mengde for å tilveiebringe 1 vekt% hydrogenperoksyd og vekt% natriumtripolyfosfat, regnet på tørr vekt av tremassen. De oppnådde, behandlede tre-massesmuler ble derpå ført inn i en varm luftstrøm ved inntakssi-den på tørkeren, hvor luften hadde en temperatur av 430°C. Tremassen ble ført med den varme luftstrømmen til den var tørket til en tørrstoffkonsentrasjon av 80 %. Dette krevde en oppholdstid av 4 minutter. Tremassen ble derpå adskilt fra gass-strømmen i en cyklon, idet luften hadde en temperatur av 95°C da den forlot tørkeren. Den tørkede tremasse ble samlet.Hvitheten av massen var etter denne behandling 65,4 %, mens en prøve som var behandlet på den samme måte, unntatt at det ikke ble brukt alkalisk hydrogenperoksyd som blekemiddel, etter tørking hadde en hvithetsgrad av bare 60,5 % eller 2,5 % lavere enn hvithetsgraden av utgangsmassen.

Eksempler 2 til 15

Man fulgte den fremgangsmåte som ble brukt i eksempel 1, med den unntagelse at den vandige alkaliske hydrogenperoksydløs-ning som ble innført i tremassen i skivemøllen, var modifisert. Mengdene av hydrogenperoksyd og alkaliet som ble anvendt i disse eksempler, samt forsøksresultatene er vist i tabell 1 nedenunden

Eksempel 6 ( for sammenligning)

(a) En treslipemasse som omfattet 60 % gran og 40 % balsamtre med en hvitnet av 58 % før bleking forelå som en oppslemming. Oppslemmingen ble avvannet og fortykket mekanisk til en tørrstoffkonsentrasjon av 50 %, derpå pisket opp i en skive-mølle. Under opp-piskingen ble en vandig løsning inneholdende 1,0 % hydrogenperoksyd, 2,5 % natriumsilikat (41°Bé), 1,0 % natriumtripolyfosfat og 1,0 % natriumhydroksyd tilsatt i massen, slik

at den inneholdt 0,3 % hydrogenperoksyd, 0,75 % natriumsilikat, 0,3 % natriumtripolyfosfat og 0,3 % natriumhydroksyd, beregnet på

vekt av tørr masse.

I dette tilfelle ble den behandlede, opp-piskede masse tørket i en gass-strøm som ble innført ved 345°C og som var frem-stilt ved forbrenning av Bunker C-olje. Denne olje inneholdt 3 % svovel, som ga 7,4 kg S02i gass-strømmen. Gassen forlot tørkeren ved 95°C, og massen var i kontakt med den i 3 minutter.

Tremassen ble tørket ved denne fremgangsmåte til et tørrstoffinnhold av 85 %.Hvitheten ble ved behandlingen ned-satt til 57,5 %. (b) Fremgangsmåten ifølge eksempel 16 (a) ble gjentatt med unntagelse av at den olje som ble brent for å fremstille den varme gass, var en brenselsolje Grade 1 med et svovelinnhold mindre enn 0,5 %. Tremassen som ble tørket med denne vesentlig svo-velfrie varme gass, hadde en hvithet av 63 %.

Eksempel 17

En foredlet treslipemasse bestående av kanadisk poppel-tre og furu, med en hvithet av 63 %, forelå som en oppslemming i vann. Den ble avvannet og inndampet mekanisk til en tørrstoff- konsentrasjon av 45 % og derpå delt opp i en skivemølle. En ble-kevæske som omfattet en vandig løsning av 3,0 % hydrogenperoksyd, og 6,0 % natriumtripolyfosfat ble innført i tremassen ved innta-ket til skivemøllen i en mengde som tilsvarte 0,85 % hydrogenperoksyd og 1,75 % natriumtripolyfosfat.

Tremassen ble derpå bragt i kontakt med varm luft, som ble innført ved 455°C, i 4 minutter og derved tørket til 85 % tørrstoff. Resultater av denn operasjon, inklusive lagringens effekt på massens hvithet, er angitt i følgende tabell 2. En annen prøve ble behandlet på samme måte med unntagelse av at det ikke ble brukt et alkalisk hydrogenperoksydblekemiddel.Hvitheten av denne ubehandlede masse er også angitt i tabell 2.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til bleking av mekanisk masse med hydrogenperoksyd, hvor en masse med konsistens på 20-50 vekt% behandles med en vandig alkalisk hydrogenperoksydoppløsning som inneholder 0,1 til 4 % hydrogenperoksyd ved forhøyet temperatur, karakterisert ved at hydrogenperoksydet innføres i en opplokret masse hvorpå denne føres sammen med en til 260 til 540°C oppvarmet gass som er vesentlig fri for reduserende stoffer i en blekesone og holdes i kontakt med den varme gass i et tidsrom av 2 sekunder til 10 minutter hvorved massen samtidig blekes og tørres, hvorpå man fjerner den blekede og tørrede tremasse fra blekesonen med et tørrstoffinnhold av 65-95 vekt%.